无人机电源系统方案设计
无人机应用知识：无人机电源系统的设计与优化
无人机应用知识：无人机电源系统的设计与优化无人机应用知识：无人机电源系统的设计与优化无人机作为一种先进的技术，已经广泛地应用于各个领域，例如无人机科学研究、军事侦察、民用航拍、农业植保等。
然而，在无人机的应用中，电源系统的设计是一个非常重要的问题。
无人机电源系统的设计需要考虑到无人机的使用环境、工作状态和需求，以及电源系统自身的重量、尺寸、功率等因素。
同时，还需要考虑到不同的飞行任务对电源系统的要求，例如长航时、高速、高空等要素。
首先，在无人机电源系统的设计中，需要确定电源系统的电压、电流和功率需求。
对于不同的无人机类型和使用需求，电压和电流的要求也有所不同。
一般情况下，无人机电池可按照容量、电压和倍率三个指标来衡量。
容量指的是电池的储能量，单位为安时；电压指电池单体的电压，单位为伏特；倍率指电池的充放电速率，单位为C。
在无人机选型和电源系统设计前，应该先确定飞行时间及飞行高度的要求，再据此预估电池容量，确定电池个数并计算总体积和总重量。
在此基础上，根据电池的驱动模型，进一步计算出电压和电流的需求，以确定电源系统的最优设计。
其次，在无人机电源系统的设计中，需要考虑电池的数量和布局。
电池数量直接影响到飞行时间和储能量，但同时也增加了电源系统的重量和尺寸。
因此，在无人机电源系统的设计中，应当找到一个平衡点来确定电池数量。
另外，电池的布局也需要考虑，一般情况下应该让电池分散放置，以便降低无人机的重心，增加飞行稳定性。
在无人机电源系统的设计中，还需要考虑电源系统的负载和功率输出。
在无人机的使用中，有时需要在较短的时间内输出较大的功率，例如进行高速飞行或在危机情况下进行急速上升或下降。
在这种情况下，电源系统需要具备一定的超额功率输出能力，以避免在关键时刻出现电量不足的情况。
同时，还需要考虑电源系统的过载保护和故障诊断功能，以确保无人机的安全和可靠性。
最后，在无人机电源系统的设计中，应该考虑电源管理系统的优化。
无人机DC／DC电源的小型化设计
路应尽 可 能 地 使 元 器 件 平 行 排 列 ， 观 且 易 焊 美 装… ：
进行 电路 板 设计 时一般有 以下原则 ： 、 电感 等应
（） ５ 按照 电路 的流程 安 排 各个 功 能单 元 的位
源 回路和输 入 滤 波器 、 没计 输 出负 载 和输 出滤 波
器…：
到安全 标准 （ Ｕ ， Ｃ Ｅ等 ） Ｅ Ｃ指 令的限制 如 ＬＣ Ｅ 及 Ｍ
（ ＩＣ，Ｃ Ｃ Ａ） 直 流 输 人 则 必 须 加 Ｅ 如 Ｅ Ｆ Ｃ， Ｓ ， ＭＣ滤 波及使用符 合 安 全标 准 的 元 件 ． 这样 就 更 加 限 制
ｍｉｉｇ ｄ ｓｇ ｏ ｈ ｏ ｖ ｒｅ ｓａ ａｙ ｅ ｎ ｔｉ ａ ｅ ． ｅｗａ ｏ ｆ ｒｈ ｒｍｉ ｉｔ ｉｅ ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ ｉ ｎ — ｚｎ ｅ ｉｎ ｆｒｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｒｉ ｎ ｌｚ ｄ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ Ｔｈ ｙ ｔ ｕ ｔｅ ｎａｕｒｚ ｈ ｏ ｒｓ ｐ ｌ ｓａ ａ ｔ
作者简介 ： 焦永 磊 （ ９２ ） 男 ， １８一 ， 本科 ， 助理 工 程 师 ， 业 于 西安 交 通 大 学机 电一 体 化 专 业 ． 究 方 向 ： 人 机 电 气 系 毕 研 无
ｌｚ ｄ ａ ｄ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ．Ａｎ ｅ ａ ｌ ｆｐ ｗｅ ｎ ａｕ ｉａｉｎ ｉ ｇｖ ｎ ｉ ｈ ｎ ｙ ｅ ｎ ｉｃ ｓ ｅ ｘ ｍｐ ｅ ｏ ｏ ｒ ｍｉ ｉｔ ｒｚ ｔｏ ｓ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｅ ｄ．ｗｈ ｃ ａｌｍｅ ｔｔ ｅ ｉ ｎ ｒ — ｉｈ Ｃ ｌ ｅ ｈｅ ｄ ｓｇ ｅ
摘 要 ： 绍 了无 人 机 机 载 Ｄ ／ Ｃ电 源的 发 展要 求 ， 析该 种 电源 小型 化 设 计 的难 点 所 在 ， 时对 进 一 步 介 ＣＤ 分 同
高可靠性系留式无人机机载电源控制系统的生产技术
本技术涉及一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统。
包括两个电路源，两个电路源连接切换电路模块，由切换电路比较输出电压相对较高的那一路输出至输出接口，所述的输出接口包括低压输出接口和低压备用输出接口，所述的切换电路模块连接电流电压检测模块，所述的电流电压检测模块连接单片机，所述的单片机根据电流电压检测模块反馈的数据切换选择低压输出接口或低压备用输出接口，所述的单片机连接辅助电源；无人机上还设置传感器，所述的单片机分别连接传感器和无线收发模块，所述的无线收发模块连接地面控制端，传感器和电流电压检测模块监测到的数据经单片机传送至地面控制端。
本技术能够采集多个机载电源工作状态数据传到地面供操作人员提前决策防止事故的发生。
技术要求1.一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统，其特征在于包括两个电路源，一路是来自地面设备的高压电，该高压电连接高低压变换模块，另一路是无人机机载电源，两个电路源连接切换电路模块，由切换电路比较输出电压相对较高的那一路输出至输出接口，所述的输出接口包括低压输出接口和低压备用输出接口，所述的切换电路模块连接电流电压检测模块，所述的电流电压检测模块连接单片机，所述的单片机根据电流电压检测模块反馈的数据切换选择低压输出接口或低压备用输出接口，所述的单片机连接辅助电源；无人机上还设置传感器，所述的单片机分别连接传感器和无线收发模块，所述的无线收发模块连接地面控制端，传感器和电流电压检测模块监测到的数据经单片机传送至地面控制端。
2.根据权利要求1所述的一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统，其特征在于所述的传感器为高度传感器和温度传感器。
3.根据权利要求2所述的一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统，其特征在于所述的切换电路模块为OR-ing切换电路。
4.根据权利要求3所述的一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统，其特征在于所述的机载电源为锂电池。
5.根据权利要求4所述的一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统，其特征在于所述的地面控制端包括电脑端或手机端。
无人机电源系统的组成
无人机电源系统的组成无人机（Unmanned Aerial Vehicle，简称UAV）是指没有人操控的飞行器，它具有自主飞行、遥控飞行以及半自主飞行的能力。
而无人机电源系统则是无人机能够正常运行的关键组成部分。
无人机电源系统一般由电源装置、电源管理系统和配电系统三部分组成。
一、电源装置电源装置是无人机电源系统的核心部分，它主要负责为无人机提供动力。
目前，常用的无人机电源装置主要有燃油动力、电池动力和太阳能动力三种。
1.燃油动力：燃油动力是传统无人机的主要动力来源，常用的燃油包括汽油、柴油和液化石油气等。
这种动力系统具有能量密度高、续航能力强的优点，适用于长时间飞行任务。
然而，燃油动力也存在噪音大、尾气污染等问题。
2.电池动力：电池动力是目前无人机中使用最广泛的动力来源。
常见的电池包括锂电池、聚合物锂电池和镍氢电池等。
电池动力具有零排放、低噪音的特点，适用于短时间飞行任务。
然而，电池容量有限，续航能力相对较弱。
3.太阳能动力：太阳能动力是一种新兴的无人机电源装置，通过太阳能电池板将太阳能转化为电能供无人机使用。
太阳能动力具有无排放、绿色环保的特点，适用于长时间飞行任务。
然而，太阳能动力受到天气条件的限制，充电效率较低。
二、电源管理系统电源管理系统是为了保证无人机电源系统的稳定和可靠运行而设计的。
它主要包括电源选择器、电源控制器和电池管理系统三部分。
1.电源选择器：电源选择器用于在多个电源之间进行切换，以保证无人机在电源故障时能够继续工作。
电源选择器一般会根据电池电量和电源负载情况进行动态切换，确保无人机的持续供电。
2.电源控制器：电源控制器用于监测和控制无人机电源系统的工作状态。
它可以实时监测电池电量、电流和电压等参数，并根据需要进行调节，以保证无人机电源系统的稳定性和安全性。
3.电池管理系统：电池管理系统主要用于对电池进行充放电控制和状态监测。
它可以根据电池的实时状态进行充电和放电控制，延长电池的使用寿命，并提供电池电量和温度等信息，以便于用户对电池进行管理和维护。
无人机的电池系统
03 关乎无人机的飞行稳定和风险控制
未来无人机电池系统的发展趋势
智能化
智能管理系统提升效率 智能充电技术提高安全 性
生态化
环保材料减少污染 循环再生利用延长寿命
高效化
高能量密度延长续航 高安全性保障飞行
电池系统的研究方向
提高能量密度 增加电池存储量
改善安全性 减少电池事故风险
延长循环寿命 增加电池使用寿命
第4章 镍氢电池的应用及优势
●04
镍氢电池介绍
环保型电池
镍氢电池具有循环寿命 长、无污染等优点
适用领域
适用于无人机等领域 在高端无人机、太阳能 无人机等应用中表现出 色
镍氢电池的高温 适应性
镍氢电池在高温环境下更加稳定，能在复杂气 候条件下保持良好表现。在炎热气候下，镍氢 电池具有一定的优势，可以保证无人机的长时 间飞行。
无人机的电池系统
汇报人：
时间：2024年X月
第1章 无人机电池系统简介
●01
无人机电池系统 概述
无人机电池系统是无人机的重要组成部分之一， 负责为无人机提供电能。 电池系统的设计直接 影响无人机的续航能力和飞行性能。
无人机电池种类
锂电池
镍氢电池
优势是轻量化，缺点是价格 较高
优势是稳定性好，缺点是体 积较大
第3章 聚合物电池在军用无人 机中的应用
●03
聚合物电池特点
聚合物电池具有高能量密度、柔软性好、成本 低等特点，适合军用无人机的需求。在军用领 域，聚合物电池被广泛应用于侦察无人机、无 人侦察机等。
聚合物电池对军用无人机的影响
更长的续航时间 高能量密度和低重量
任务执行效率 续航时间
更大的有效载荷 高能量密度
无人机电源管理单元
无人机电源管理单元无人机电源管理单元（Power Management Unit, PMU）是指控制和管理无人机电力系统的关键部件，其功能涵盖能源采集、存储和分配等多方面。
随着无人机技术的飞速发展，PMU的重要性也日益凸显。
本文将详细介绍无人机电源管理单元的作用、原理、技术特点以及发展趋势。
一、无人机电源管理单元的作用1. 能源采集：无人机的能源采集通常包括太阳能、燃料电池、发动机等，PMU需要负责将这些不同类型的能源进行有效整合和利用，以保证飞行任务的持续性和稳定性。
2. 能量存储：PMU需要对采集到的能源进行存储管理，以便在需要的时候为无人机提供稳定的电力支持。
常见的能量存储方式包括电池、超级电容、储能飞轮等。
3. 电力分配：根据无人机不同系统的需求，PMU需要对存储好的电能进行动态分配，以满足飞行控制、通信、传感等系统的电力需求，确保无人机各项任务的顺利完成。
二、无人机电源管理单元的原理1. 无人机特点：无人机具有飞行灵活、空间复杂等特点，因此对电源管理单元提出了较高的要求，需要PMU具备较高的智能化、可靠性和灵活性。
2. 电能管理：PMU需要对电能进行智能管理，包括对不同类型能源的有效采集和整合，对电能进行储存和分配等一系列管理控制。
3. 系统整合：PMU需要与无人机的飞行控制系统、通信系统、传感系统等各个部件进行紧密整合，以实现对电能的精准分配，确保无人机的各项功能正常运行。
三、无人机电源管理单元的技术特点1. 智能化：PMU需要具备较高的智能化水平，能够实时感知电能状态、智能分析各系统能量需求，做出相应的电力分配和优化。
2. 可靠性：无人机电源管理单元的可靠性要求较高，需要能够应对可能的异常情况，确保无人机的飞行安全。
3. 高效性：PMU需要能够通过有效的能源管理方法，最大限度地提高电能的利用效率，延长无人机的续航时间。
4. 灵活性：PMU需要具备较高的灵活性，能够适应不同环境、不同任务对电力特性的要求，确保无人机各项任务的顺利完成。
无人机AC／DC电源的小型化设计
无人机ＡＣ／ＤＣ电源的小型化设计作者：刘长亮李纯军成坚来源：《现代电子技术》2008年第02期摘要：介绍了无人机机载AC/DC电源的发展要求，分析该种电源小型化设计的难点所在，运用系统优化设计的方法分析电源的各功能部件。
通过采用替换元件、重建结构、集成电路等手段使电源系统保持成本尽可能低的同时做到体积最小。
实现了应用的高效率和灵活性，对我军无人机整体性能的进一步提升具有十分重要的意义。
关键词：无人机；AC/DC电源；电源小型化设计；中图分类号：TN710 文献标识码：B 文章编号：1004-373X(2008)02-079-02(UAV Mechano-electrical Teaching Room,Wuhan Mechanical TechnologyAcademy,Wuhan,430075,Abstract：The requirements of development of AC/DC converter in UAV is introduced.In this paper,the difficulty of minimize design for this converter is ing the system optimization design method to research the components of converter,by components replacing,structure rebuilding,circuits integrating,AC/DC converter is minimized and kept the cost low.Making it moreKeywords：UAV;AC/DC converter;elect1 引言无人机机载AC/DC电源输入发电机产生的交流电，经整流、滤波后得到满足仪器要求的直流电。
无人机系统功能的不断增强对其AC/DC电源也提出了向轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰发展的要求，而在该电源系统中，体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如UL，CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC，FCC，CSA），交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就更加限制了电源体积的小型化。
无人机电源系统方案设计
无人机电源系统方案设计引言无人机作为一种重要的无人驾驶飞行器，近年来得到了广泛的应用和发展。
在无人机的设计和制造过程中，电源系统的设计是其中非常重要的一环。
本文将介绍无人机电源系统的方案设计，包括电源系统的组成、各部分的功能需求以及设计考虑等内容。
电源系统组成无人机电源系统主要由以下几个部分组成：1.电源模块：负责将电池提供的直流电转换为无人机所需的各种电压和电流。
2.电池：无人机的能量源，通常采用锂电池作为主要电池。
3.充电管理模块：负责对电池进行充电和管理，包括充电控制和电池状态监测等功能。
4.电源配电模块：负责将电源输出分配给各个电子设备，保证它们能够正常工作。
5.电源保护模块：负责对电源系统进行过载、过压、过流等保护，并提供短路保护功能。
电源系统功能需求在设计无人机电源系统时，需要考虑以下几个功能需求：1.稳定可靠：电源系统需要提供稳定和可靠的电源，以确保无人机正常工作。
在不同工作负载状态下，系统需要能够自动调整输出电压和电流，以满足设备的需求。
2.高能效：电源系统需要具备高能效，以尽量减少电能的损耗和浪费。
通过采用高效的转换器和充电管理技术，可以提高整个系统的能效。
3.安全性：电源系统需要具备高安全性，保证在各种异常情况下能够自动切断电源，防止发生电池过载、过流等危险情况。
4.可扩展性：电源系统需要具备一定的可扩展性，以满足不同无人机的需求。
可以通过设计模块化的电源系统，方便对不同部分进行升级和替换。
设计考虑在无人机电源系统的设计过程中，需要考虑以下几个方面：输出电压和电流根据无人机的不同部件和设备的需求，需要确定适宜的输出电压和电流。
通常情况下，无人机电源系统需要提供多个输出端口，分别满足无人机控制器、无人机传感器、通信设备等的需求。
能效设计为了提高整个电源系统的能效，可以采用一些能效设计技术。
例如，选择高效的开关电源转换器，以减少能量损耗；采用功率管理芯片进行精确电源控制，实现电能的最大利用。
无人机的电源管理系统
电池管理系统的未来趋势
可持续性
注重能源的可持续性，探索新型电池技术
智能化
提升管理系统的智能化程度，实现智能监测和控制
环保性
减少对环境的影响，推动绿色能源发展
电池管理系统比较
锂电池管理系统
能量密度高 成本相对较低 易于维护 安全性较高
未来趋势
更加智能化 环保性更强 自动化程度提升 安全性不断优化
氢燃料电池管理系统
提倡低碳环保理念，推动绿色电源管理技术发展
创新化
不断创新，推动电源管理系统技术的发展
电源管理系统优 势
无人机电源管理系统的优势在于提高飞行效率、 保障飞行安全、延长续航时间等方面，通过科 学的电源管理技术，实现了无人机应用的多样 化和广泛化。
● 07
第7章 无人机的电源管理系统
电源管理系统的 关键作用
线性稳压电源供应单元是一种传统 的电源供应单元，虽然效率低，但 在一些对稳定性要求较高的应用中 仍有使用。
电源供应单元的未来发展
智能化
具备自适应调节功能
动态调整
根据无人机工作状态调整电压和电流
未来趋势
更智能、更高效
电源供应单元对无人机的重要性
关乎飞行安全
适配性要求高
电源稳定性直接影响飞行安全 不同无人机需要不同电源配 置
影响续航能力 电源效率决定续航时间
电源供应单元的 技术难点
电源供应单元的技术难点主要集中在高效率、 小体积、轻量化等方面。未来的发展方向是更 加智能化，具备自适应调节功能。
开关稳压 vs 线性稳压
开关稳压
高效率 稳定性好
线性稳压
传统技术 效率低
对比分析
开关稳压适用范围更广 线性稳压稳定性较好
无人机的电气系统
● 05
第五章 无人机的飞控系统
无人机飞控系统 的作用
无人机飞控系统在飞行中起着至关重要的作用。 它负责控制无人机的飞行动作，确保飞行的稳 定性和安全性。飞控系统的性能直接影响无人 机的飞行表现，包括操纵性、飞行速度和飞行 高度等方面。
无人机飞控系统的组成
传感器 负责获取环境信息
执行器 负责执行控制命令
定位控制
精确控制电机位置 用于精准悬停
自适应控制
根据环境自动调整控制 策略 提高适应性
无人机电动机系 统的性能优化
无人机电动机系统的性能优化是提升飞行效率 和稳定性的关键。通过优化电机设计、改进电 机控制策略以及提高电机部件的质量，可以有 效降低能耗，提高性能指标，实现更加稳定、 高效的飞行。
无人机电动机系统的性能优化
飞行控制系统
03 接收电池能量控制飞行
无人机电源系统的能源管理
智能节能模式
根据飞行需求调整能源 消耗 提高电池寿命
充电优化策略
避免过充或过放 保护电池健康
能量回收技术
利用飞行中产生的能量 提高续航时间
动态电力管理
自动调整电池供电 保证系统稳定性
无人机电源系统 的安全性
无人机电源系统的安全性至关重要，定期检查 电池和充电器，避免短路或过充等情况，保证 飞行过程中的安全和稳定性。引入安全保护机 制和预警系统，及时处理故障，确保无人机飞 行的可靠性。
未来无人机电气系统的发展方向
智能化技术
通信技术
深度学习算法在无人机领域的 应用
5G网络的广泛应用提升数据 传输速度
新能源技术
自主飞行技术
太阳能、燃料电池等替代传统 能源
实现无人机自主规避障碍物
结语
无人机的电气系统
无人机电气系统能够提高电力巡检 的效率和准确性
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
电力巡检是无人机电气系统的重要 应用方向之一
电力巡检领域中无人机的电气系统 具有多种技术手段和解决方案
监测火源
寻找被困人员
运送救援物资
空中指挥协调
遥感测绘技术对无人机电气 系统的要求
无人机电气系统在遥感测绘 领域的应用范围
具有较高的安全 性和可靠性
无人机电气系统 采用模块化设计
各个模块之间可 快速拆卸和更换
方便对电气系统 进行维护和升级
提高无人机的可 靠性和使用寿命
03
无人机电气系统在 农业植保领域的应 用范围广泛
喷洒农药、化肥等 农业物资
提高作业效率，减 少人力成本
适应各种地形，提 高植保效果
无人机电气系统在电力巡检领域的 应用范围广泛
02
添加标题
特点：无人机电气系统具有高 效率和能量密度的特点，可以 有效降低能耗，提高续航能力。
添加标题
优势：高效率的无人机电气系 统可以减少散热系统的体积和 重量，提高无人机的性能和机 动性。
添加标题
应用：高效率和能量密度的无 人机电气系统广泛应用于军事、 民用等领域，具有广泛的应用 前景。
添加标题
未来发展：随着技术的不断进 步和应用需求的不断增长，无 人机电气系统的效率和能量密 度将会进一步提高，为无人机 的未来发展提供更多可能性。
电气系统在无人 机中起着重要的 作用，必须保证 高安全性和可靠 性。
无人机电气系统 需要具备高可靠 性和安全性ห้องสมุดไป่ตู้以 确保无人机在执 行任务时不会发 生意外事故。
定义：用于控制无 人机的电机转速的 装置
系留无人机供电方案
系留无人机供电方案1. 引言随着无人机技术的快速发展，系留无人机作为一种重要的应用形式，已经在军事、民用及科学研究等领域得到广泛应用。
系留无人机具有长时间飞行、持续监测能力强等特点，但其有效供电方案是实现其功能的关键。
本文将介绍系留无人机供电方案的设计与实施。
2. 供电需求分析系留无人机具有较长的飞行时间和持续监测需求，因此其供电方案需要满足以下要求：•长时间供电：能够为无人机提供持续稳定的电力，以支持长时间的飞行任务；•高效能利用：供电方案应具有高能量转换效率，以提供更长的续航时间；•环境适应性：能够适应不同的气候和环境条件下的操作，以提供稳定可靠的供电；•安全性：供电方案应具备过载保护、短路保护等功能，以确保无人机的安全使用。
3. 系留无人机供电方案设计3.1 阳光能供电系统阳光能是一种环保、可再生的能源，对于系留无人机的供电来说是一种理想的选择。
阳光能供电系统可以通过太阳能电池板将太阳光转化为电能，并使用电池进行储存，以提供无人机飞行时的电力需求。
该供电方案具有以下特点：•长时间供电：太阳能电池板能在阳光充足的情况下持续供电，为系留无人机提供长时间的电力支持；•环境友好：阳光能是一种清洁可再生的能源，使用阳光能供电可以减少对环境的污染；•适应性强：太阳能电池板可以灵活安装在无人机的机身上，适应不同的飞行环境；•可充电电池储存：电能可以被储存在可充电电池中，以供无人机在光照不足时使用。
3.2 转子发电机供电系统转子发电机供电系统是一种利用转子产生的机械能转化为电能的供电方案。
该方案将转子与发电机通过传动装置连接，在转子旋转的同时，发电机将机械能转化为电能供给无人机使用。
该供电方案具有以下特点：•高效能利用：转子发电机能够将转子产生的机械能高效转化为电能，以提供稳定的电力支持；•独立供电：无人机在飞行时可以通过转子发电机独立供电，减少对外部电源的依赖；•可调节输出：通过调整转子的转速和发电机的负载，可以灵活调节供电电压和电流；•低噪音：与传统的内燃机供电方式相比，转子发电机供电系统运行时噪音较低。
航空无人机电源反馈系统的设计
航空无人机电源反馈系统的设计
王亮;张一鸣;徐晓新
【期刊名称】《电源技术》
【年(卷),期】2016(040)005
【摘要】电源系统是无人机的关键部分,其供电质量的优劣关系到无人机整体的工作状态.为满足无人机电源系统对输出电压和负载调整率的特性要求,设计出一套以UC1844为核心,利用PC817和TL431构成反馈网络的正激电源系统.仿真和实验结果表明,系统输出电压稳定、纹波小、负载调整率高、动态响应快.该电源系统已投入无人机航磁探测野外实验中,运行可靠、效果良好.
【总页数】3页(P1119-1121)
【作者】王亮;张一鸣;徐晓新
【作者单位】北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京100124;北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京100124;北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京100124
【正文语种】中文
【中图分类】TM591
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采用DC-DC模块的无人机电源解决方案
采用DC-DC模块的无人机电源解决方案
刘旭亮
【期刊名称】《电子产品世界》
【年(卷),期】2015(22)12
【摘要】在设计针对无人机(UAV)的电源系统时,设计人员所关心的参数是尺寸、
重量、功率密度、功率重量比、效率、热管理、灵活性和复杂性.体积小、重量轻、功率密度高(SWaP)可以让无人机携带更多的有效载荷,飞行和续航时间更长,并完成更多的任务.更高的效率可以尽可能利用能源效率,最大限度地提高续航时间和飞行
时间,也使热管理尽可能容易,因为即使是更少的功率损耗都会传递热量.高度灵活性和低复杂性可以使电源系统设计更加容易,并让无人机设计人员专注于无人机设计
的其他部分,而不是花太多时间在电源系统设计;它缩短了设计时间,并使设计变得不那么复杂.
【总页数】5页(P48-52)
【作者】刘旭亮
【作者单位】
【正文语种】中文
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小型农用无人机设计
小型农用无人机设计随着人工智能、云计算和物联网技术的快速发展，小型农用无人机已经成为现代现代农业中非常重要的农业机器人。
它们可以通过携带各种传感器和摄像机来收集农业数据并为农场管理者提供精确的农业数据分析，帮助实现智能化农业和生态农业。
为了设计更加高效和精准的小型农用无人机，我们必须考虑以下几个方面。
一、电源系统小型农用无人机的电源系统必须高效、轻量和智能化。
为了保证长时间的空中飞行，电池需要具有高能量密度和长寿命。
同时，我们需要设计能够智能管理电池的控制系统，通过对电池状态的实时监测和管理，以延长电池寿命和提高电池使用效率，从而使无人机具有更长的飞行时间和更好的性能。
二、传感和控制系统为了获得准确的农业数据和控制无人机的飞行模式，小型农用无人机需要搭载更多且高品质的传感器和控制系统，包括全局定位系统（GPS）、陀螺仪、气压计、加速度计、磁力计等传感器。
通过这些传感器可以实时获取飞行高度、方向和速度等数据，结合高效的控制算法，实现飞机准确的悬停、自动航行和点对点巡航等操作。
三、控制界面为了方便用户控制无人机，设计小型农用无人机的控制界面需要尽可能的直观和简单易懂。
我们可以通过搭载可移动式控制器，即使在移动设备中飞行，使得农场管理者能够轻松地掌握无人机的飞行状态，并对该无人机实现定制化的控制模式。
四、数据收集和分析传感器的数据监测和收集是一项重要的任务。
小型农用无人机需要采集大量的数据来进行分析，因此需要有一个强大的数据处理和分析系统来处理和整合农业数据。
我们可以采用各种现代化的数据分析算法进行数据分析，例如机器学习、图像识别等算法来对农业生产数据进行全方位的分析和评估，同时持续监测农业霜冻、灾害以及土地肥力等情况，实现科学的农业生产。
五、安全性为了确保小型农用无人机的飞行和数据安全，需要考虑一系列安全性问题。
无人机应当具有高品质、稳定和可靠的飞行控制系统，以保证安全的飞行，同时还需要加密和保护农业数据的传输和存储，避免数据泄露和其它安全问题。
stm32无人机方案
stm32无人机方案无人机（Unmanned Aerial Vehicle，简称UAV）作为一种高新技术产品，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，STM32单片机作为嵌入式领域的重要组成部分，逐渐应用于无人机控制系统中。
本文将介绍STM32无人机方案的基本原理、硬件设计、软件开发以及未来可能的改进方向。
一、方案原理STM32无人机方案是基于STM32单片机的嵌入式系统，通过飞行姿态传感器、飞控回路、电动调速器等模块来实现对无人机飞行状态的监测与控制。
其中，STM32单片机作为核心控制芯片，通过运算处理来实现姿态和状态的判断，并向电动调速器发送指令来调整无人机的飞行状态。
二、硬件设计1. 控制板设计STM32无人机的控制板是整个系统的关键组成部分。
它需要集成STM32单片机、传感器、通信模块等，同时还需要考虑到电源管理、封装形式等因素。
为了保证系统的性能和可靠性，我们可以选择合适的封装形式，如通过多层板设计、优化布线来提高信号传输的稳定性和可靠性。
2. 传感器选择无人机的飞行状态需要通过传感器进行实时监测。
常用的传感器包括陀螺仪、加速度计、磁力计等。
在选择传感器时，需要考虑测量范围、精度、响应速度等因素，并根据实际需求进行适当的配置。
3. 电动调速器控制电动调速器用于调整无人机的飞行状态，可以通过PWM信号来控制电机的转速。
在硬件设计中，需要考虑到电动调速器的功率输出、响应时间等特性，并合理布局电源供给以及信号传输线路。
三、软件开发1. 系统架构设计在软件开发中，需要先进行系统架构设计，明确各个模块之间的关系和功能。
可以采用任务调度的方式，将不同的模块划分为不同的任务，通过时钟中断来控制任务的执行顺序。
2. 飞行控制算法飞行控制算法是实现无人机飞行控制的核心。
常用的飞行控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法等。
根据实际需求和系统特性，选择合适的飞行控制算法进行开发和优化。
3. 通信模块开发无人机需要与地面控制站或其他设备进行通信，在软件开发中需要设计相应的通信模块。
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无人机电源系统方案设计
电源系统是由整流设备、直流配电设备、蓄电池组、直流变换器、机架电源设备等和相关的配电线路组成的总体。
下面就是小编整理的无人机电源系统方案设计，一起来看一下吧。
在设计无人机用的电源系统时，设计人员所关心的参数是尺寸、重量、功率密度、功率重量比、效率、热管理、灵活性和复杂性。
体积小、重量轻、功率密度高可以让无人机携带更多的有效负载，飞行和续航时间更长，并完成更多的任务。
无人机可以从远端位置进行控制，或基于预编程组态自动运行。
无人机有许多应用，从具结到消防，都可以由不同类别的无人机来实现。
根据子系统之负载要求，无人机有几个电源选项。
锂离子电池是一种常用的电源，体积较小、成本较低，因此是100瓦和运行数天的无人机的理想选择。
为了有更高的能量密度和功率密度，还可以选择其他的备选电源，包括太阳能电池系统、燃气轮机以及柴油发电机等。
无人机的典型电源链：
图1 ：无人机电源链
在典型的无人机电源链中，有一个基于涡轮的发电机提供3相AC电源，其可通过整流器转换为270VDC电源，然后通过隔离式DC-DC转换器转换为48VDC电源或28VDC电源。
无人机上有许多有效负载，包括雷达、影像、航空电子、导航、制导、飞控系统和数据传输链路，其中每一个都需要一个、5V及12V等的电压范围。
因此，下游DC-DC转换器或非隔离式负载点都需要为所需的负载电压提供28V或48V DC 母线。
为了实现高效率，高电压DC母线沿着无人机的电源链进行优先配电。
配电引起的功率损耗系以I2R为主，由于提高电压可以最大限度地降低配电损耗，因而可减少电流；对于大型无人机更是如此，因为有很长的配电长度。
在安全方面，在高电压DC母线和低电压DC母线之间需要进行隔离，当低于60V的电压与高电压隔离开时，就符合安全超低电压要求。
根据图1所显示的电源链，有两级DC-DC转换，由于稳压在下一级完成，其中第一级需要隔离之非稳压DC-DC转换器，而由于隔离在上游完成，第二级则需要稳压之非隔离DC-DC转换器。
为了实现更高的效率和更低的解决方案成本，隔离和稳压没有在DC-DC转换器的每一级重复。
图2
除了整流器，还有非隔离之非稳压270VDC电压，藉由MIL-COTS BCM和MIL-COTS PRM转换到负载用的一个隔离、稳压的电压，如28V。
270V至28V电源链的应用之一是GaAs发射器，其方框图如图3所示。
图3 ： GaAs发射器电源链
有效负载、GaAs发射器都需要超过200瓦的功率。
为了满足电力需求，需要将BCM模组和PRM模组并联至电源阵列，以提高输出功率。
下面一段谈谈如何并联具有均流能力的BCM和PRM。
BCM和PRM模组可以组态超过1千瓦的电源阵列。
BCM模组是一款隔离的非稳压DC-DC转换器模组，可藉由一个固定比K系数为SELV输出提供高电压输入。
就这个特定零部件而言，K系数为1/6，因此输出电压始终为输入电压的1/6，270V输入有45V输出。
PRM模组是一款稳压的非隔离DC-DC转换器模组，可为负载提供稳压的电压。
由于PRM输出电压可以微调，因此它可针对GaAs发射器调低至28V。
图4 ： GaAs发射器解决方案的效率
BCM是一款隔离的非稳压DC-DC转换器。
PRM是一款稳压的非隔离DC-DC转换器。
上一段已经提到，隔离和稳压并没有由DC-DC转换的每一级、或电源链中的单个DC-DC转换器重复，为的是获得更高的效率。
因此，藉由使用BCM和PRM模组，270V至28V DC-DC转换的整体效率可达到%。